BTL Máy Tự Động Monitering theo dõi bệnh nhân

Máy theo dõi bệnh nhân là một thiết bị dễ dàng sử dụngvì có giao diện hết sức thân thiện thông qua tính năng màn hình tiếp xúc và các phím chức năng đơn giản, máy thường được sử dụng chủ

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Đức Luận

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Đại – 1141020170

2019

Mục Lục

Chương I : GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG MONITOR ĐA THÔNG SỐ 3

I.1 Giới thiệu hệ thống Monitor đa thông số 3

I.2 Chức năng của monitor đa thông số 4

 Hiển thị tín hiệu điện tim 4

 Hiển thị tín hiệu SPO2 5

 Hiển thị tín hiệu huyết áp 5

I.3 Cơ sở lý thuyết của hệ thống Monitor đa thông số 5

a) Phép đo nhịp tim(HR) 5

b) Phép đo nhịp mạch 5

c) Phép đo huyết áp 6

d) Phép đo nhiệt độ 6

e) Phép đo nhịp thở 6

f) Phương pháp CO 2 7

g) Ghi tín hiệu điện tim ECG 7

h) Độ bão hòa oxi trong máu SpO2 11

i) Đo cung lượng tim CO 11

I.4 Các loại máy theo dõi bệnh nhân có mặt trên thị trường 12

MODEL: VITAPIA7000K 12

- MODEL: UT3000 12

- MODEL:Vismo PVM 2701 13

- MODEL: Life Scope J BM9100. 13

 Và một số hãng khác: 15

Chương II : XÂY DỰNG MODULE CHƯƠNG TRÌNH ĐO NHIỆT ĐỘ CƠ THỂ 16 II.1 Cơ sở lý thuyết 16

II.2 Sử dụng Card CSN 608 kết hợp với máy tính nhúng để thu thập xử lý tín hiệu nhiệt độ 17

II.3 Sơ đồ khối ghép nối module 18

II.4 Cấu trúc phần mềm và các module 19

II.5 Module xử lý tín hiệu nhiệt độ 20

Chương III : KẾT LUẬN 21

Lời nói đầu

Máy theo dõi bệnh nhân là thiết bị theo dõi tổng hợp, đồng thời thu thập được nhiều tham số sự sống của cơ thể con người Máy cho phép ghi lại trạng thái của bệnh nhân một cách liên tục và tự động phân tích kết quả đo, từ đó đưa ra được những cảnh báo kịp thời cho bác sỹ Máy theo dõi bệnh nhân là một thiết bị dễ dàng sử dụngvì có giao diện hết sức thân thiện thông qua tính năng màn hình tiếp xúc và các phím chức năng đơn giản, máy thường được sử dụng chủ yếu triong các khoa hồi sức cấp cứu, trong phòng mổ

Dưới đây là bài báo cáo của em về đề tài tìm hiểu Module đo nhiệt độ cơ thể trên máy Monitor đa thông số sử dụng máy tính nhúng kết hợp với Card CSN 608 để thu thập xử lý thông tin về tình trạng của bệnh nhân Bài báo cáo gồm 3 phần: Phần 1 là giới thiệu về máy Monitor theo dõi bệnh nhân đa thông số; Phần 2 là giới thiệu về Module đo nhiệt độ cơ thể; Phần 3 là kết luận rút ra nhận xét

Do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp Thầy, cô các anh chị và các bạn cùng khóa Em xin tiếp thu những đóng góp ý kiến quý báu đó để bài báo cáo thực tập của em ngày càng được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Chương I : GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG MONITOR

ĐA THÔNG SỐ

I.1 Giới thiệu hệ thống Monitor đa thông số

Các thiết bị theo dõi tại giường có các cấu hình khác nhau phụ thuộc vào các nhà sản xuất Chúng được thiết kế để theo dõi các thông số khác nhau nhưng đặc tính chung giữa tất

cả các máy đó là khả năng theo dõi liên tục và cung cáp sự hiển thị rõ nét đường sóng ECG

và nhịp tim Một số thiết bị còn bao gồm khả năng theo dõi áp suất, nhiệt độ, nhịp thở, nồng

độ oxi bão hòa SpO2, …

Hình 2.1: Sơ đồ khối máy theo dõi bệnh nhân

Sự xuất hiện của các máy vi tính đã đánh dấu sự mở đầu của một hướng phát triển cơ bản mới trong các hệ thống theo dõi bệnh nhân Những hệ thống như vậy có một khối CPU chính có khả năng tổng hợp, ghi nhận bản chất của nguồn tín hiệu và xử lý chúng một cách thích hợp Phần cứng chịu trách nhiệm cho việc phân tích tín hiệu sinh lý, hiển thị thông tin

và tương tác với người sử dụng trên thực tế là một tập hợp các khối phần sụn được thực hiện dưới chương trình vi tính Phần sụn đem lại cho hệ thống tính chất của nó các công tắc, nút, núm xoay,và đồng hồ đo được thay thế bằng màn hình cảm ứng Hình (2.2) minh họa sơ đồ khối của chung của một Bedside monitor

Trong đó:

ECG: Electrocardiogram – điện tâm đồ

RESP: Respiration – hô hấp

SpO2: Nồng độ Oxi trong máu BP: Blood Pressure – huyết áp

TEMP: Temperature – nhiệt độ

NIBP: Non-Invasive Blood Pressure – huyết áp gián tiếp

Khối đầu vào gồm có 3 khối chính là: ECG/RESP, khối SpO2/BP/TEMP, khối NIBP

Hình 2.2 Sơ đồ khối của máy theo dõi bệnh nhân tại giường

I.2 Chức năng của monitor đa thông số

 Hiển thị tín hiệu điện tim

Thực hiện đo một kênh tín hiệu ECG và đường sóng hô hấp( RESP) Các mạch trở kháng cao và các bộ hãm khí bảo vệ các bộ khuếch đại đầu vào khỏi sốc tim và các tín hiệu nhiễu tần số cao từ các điện cực gắn trên người bệnh nhân Các mạch đầu vào của khối này được cách ly với các mạch còn lại bằng các bộ nối quang và máy biến thế Khối này nhận một kênh tín hiệu ECG từ các đạo trình 3 điện cực hoặc 5 điện cực Phụ thuộc vào cài đặt phần mềm mà bộ chọn đạo trình ở khối này chọn đạo trình phù hợp từ 3 đến 5 điện cực đặt trên người bệnh nhân Mạch xử lý đường sóng hô hấp có khả năng đo trở kháng của các tín hiệu đầu vào Sự thay đổi trở kháng của các tín hiệu đầu vào gây ra sự thay đổi điện áp của tín hiệu đầu ra và dựa vào sự thay đổi điện áp này máy tính ra số nhịp thở của bệnh nhân

 Hiển thị tín hiệu SPO2

Khối này được dùng để đo một kênh đường sóng huyết áp, một kênh đường sóng nhiệt

độ và giá trị của SpO2 Các mạch đầu vào trên bảng này được cách ly khỏi các mạch còn lại bằng các bộ nối quang và máy biến thế Thường ở trên khối này có một công tắc ngầm dùng để cài đặt các thông số cần đo trong khối Trong mạch xử lý nhiệt độ, tín hiệu đầu vào

từ các thermistor được lọc qua bộ lọc thông thấp để loại bỏ nhiễu tần sô cao Bộ ghép kênh sau đó sử dụng đồng thời điện áp tham chiếu 270C, điện áp định cỡ cho 370C và tín hiệu nhiệt độ cơ thể từ các thermistor

 Hiển thị tín hiệu huyết áp

Sau khi tín hiệu nhận từ đầu đo huyết áp, khối này khuếch đại các tín hiệu đầu vào rồi sau đó cho qua các bộ lọc và đau vào bộ ghép kênh Các tín hiệu từ bộ ghép kênh sau đó được đưa vào bảng mạch mẹ để xử lý tiếp Trong khối này có một bộ điều khiển van an toàn

để kiểm tra trạng thái của van an toàn Van an toàn được thiết kế sao cho nó tự động làm giảm bớt áp suất của Cuff khi áp suất này vượt quá 300mmHg Van này giúp bảo vệ bệnh nhân trong trường hợp mạch an toàn không dừng tăng áp suất của cuff khi áp suất đã đạt đến 300mmHg

I.3 Cơ sở lý thuyết của hệ thống Monitor đa thông số

b) Phép đo nhịp mạch

Nhịp mạch được xác định là số lần máu được đẩy vào trong động mạch Theo dõi thông số nhịp mạch là để biết xem tim có đẩy được máu đi lên động mạch hay không Để đo nhịp mạch người ta sử dụng một transducer điện quang thích hợp để đặt lên ngón tay hay dái tai Tín hiệu từ tế bào quang học được khuếch đại và được lọc và khoảng thời gian được

đo giữa hai xung liên tục Dải đo từ 0-250bpm

Theo dõi xung ngoại vi có ích hơn và độc lập hơn so với việc tính nhịp tim từ đường điện tim trong trường hợp tắc tim bởi vì nó có thể ngay lập tức chỉ ra sự ngừng lưu thông máu trong các chi Thêm vào đó các Transducer điện quang rất dễ dùng so với ba điện cực điện tim Biên độ của tín hiệu thu được bằng phương pháp này cũng đủ lớn để so sánh với

tín hiệu điện tim và do đó nó cho ra tỉ lệ tín hiệu – nhiễu tốt hơn Tuy nhiên, kĩ thuật này chịu ảnh hưởng khá lớn của các tác nhân nhiễu do chuyển động

c) Phép đo huyết áp

Huyết áp là một thông số phổ biến và hiệu quả nhất trong y tế để thực hành sinh lý Thực hiện xác định giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của áp suất máu trong mỗi chu kì nhịp tim, bổ xung thêm thông tin về các thông số sinh lý, hỗ trợ cho việc chẩn đoán để đánh giá điều kiện củ mạch máu và một vài khía cạnh về hoạt động của tim Có nhiều phương

phương pháp đo huyết áp khác nhau, nhưng phân ra làm 2 loại: đo huyết áp theo phương pháp trực tiếp và đo huyết áp theo phương pháp gián tiếp

 Đo huyết áp theo phương pháp trực tiếp IBP

 Đo huyết áp theo phương pháp gián tiếp NIBP

 Tự động đo huyết áp sử dụng phương pháp KorotKoff

 Tự động đo huyết áp sử dụng phương pháp dịch pha

 Tự động đo huyết áp sử dụng phương pháp Rheographic

Hình 2.3: Phương pháp đo huyết áp gián tiếp theo Rheographic

 Tự động đo huyết áp theo phương pháp dao động kế

 Tự động đo huyết áp sử dụng phương pháp hiệu ứng siêu âm Doppler

d) Phép đo nhiệt độ

Các cảm biến được sử dụng thông dụng trọng các thiết bị đo nhiệt độ đó là các điện trở nhiệt Sự thay đổi giá trị điện trở theo nhiệt độ được xác định bằng mạch cầu và được hiển thị bằng một nhiệt kế Dải đo nhiệt độ cho cơ thể người thường từ 30 – 420C

e) Phép đo nhịp thở

Các đầu dò thường được sử dụng trong việc đo nhịp thở bao gồm các điện trở nhiệt được đặt ở trước mũi, các vi mạch hoặc là các đầu dò không cố định được đặt quanh ngực bệnh nhân Trở kháng của các điện cực và tín hiệu được lấy từ việc xác định CO2 Tín hiệu nhịp thở được lấy từ bất kì một đầu dò nào được đem khuếch đại và trong khoảng thời gian này

sẽ thực hiện đo giữa hai xung kế tiếp nhau Dải đo thường 0 – 50 (nhịp/phút) Gồm có 2 phương pháp điện trở nhiệt và trở kháng phổi

f) Phương pháp CO 2

Xác định nồng độ CO2 trong khí thở ra là một cách khác để xác định nhịp thở Việc xác định dựa vào các tia hồng ngoại được hấp thụ từ các khí Các bộ lọc cần thiết được sử dụng

để tập trung các khí đặc biệt như: CO2, CO, N2O trong thành phần khí thở ra, các khí hiếm

và khí đa nguyên tử sẽ không hấp thụ tia hồng ngoại Khi cho các tia hồng ngoại đi qua khí thở ra có chưa một hàm lượng CO2 thị một phần năng lượng của tia hồng ngoại được hấp thụ bởi khí này Các bộ cảm nhận sẽ nhận biết được sự suy giảm năng lượng của tia và thực hiện chuyển đổi thành tín hiệu điện Tín hiệu này sẽ được sử dụng để tính nhịp thở trung bình

Trong các phương pháp phân tích hấp thụ hồng ngoại, có 2 phương pháp đo CO2 là:

sidestream, mainstream

g) Ghi tín hiệu điện tim ECG

 Ghi tín hiệu điện tim:

Điện tim ECG là các hoạt động điện của tim được tạo ra bởi quá trình co bóp của cơ tim Việc theo dõi điện tim ECG nhằm kiểm tra một số chức năng của tim là rất quan trọng trong việc theo dõi tình trạng của bệnh nhân trong suốt quá trình gây mê bệnh nhân trong phòng

mổ Việc theo dõi ECG được sử dụng để tính nhịp tim, phân tích chứng tạo nhịp, phát hiện chức năng tạo nhịp và chứng thiếu máu Tín hiệu điện tim được lấy trên da bệnh nhân thông qua hệ thống điện cực ECG và cáp nối Số điện cực có thể là 3,5 hay 12 điện cực tuỳ theo loại máy Càng nhiều điện cực thì thông tin đo được càng chính xác Tuy nhiên hầu hết các Bedside thường sử dụng cáp điện tim tiêu chuẩn 3 hoặc 5 điện cực.Vị trí đặt điện cực trên người bệnh nhân tuỳ thuộc vào số điện cực của cáp điện tim

Với hệ thống 3 điện cực ( 3 đạo trình ) các điện cực này sẽ được gắn ở R/RA( right arm), L/LA ( left arm), F/LL( left leg) của bệnh nhân Đối với cáp điện tim 5 điện cực thì thêm các vị trí C/V(chest) và N/RL(right leg) Số lượng đạo trình phụ thuộc vào số điện cực Các điện cực ECG gắn trên da bệnh nhân để thu nhận các tín hiệu điện ECG và được nối với một mạch đầu vào của monitor bằng các dây dẫn/ cáp Các tín hiệu ECG thu được sẽ được khuếch đại và xử lý bởi modul hoặc khối đo ECG và sau đó dữ liệu được chuyển tới BSM và hiển thị dạng sóng ECG trên màn hình

Các điện cực ECG gắn trên da bệnh nhân để thu nhận các tín hiệu điện ECG và được kết nối với một mạch đầu vào của monitor bằng các dây dẫn/ cáp Mạch đầu vào bao gồm mạch cách ly và mạch bảo vệ Mạch cách ly có chức năng cách ly bệnh nhân khỏi các dòng điện nguy hiểm có thể phát ra trong quá trình thu tín hiệu ECG và mạch bảo vệ để tránh monitor không bị phá hỏng bởi các điện áp cao có thể xuất hiện trong quá trình khử rung tim bệnh nhân Bộ khuếch đại ECG gồm bộ tiền khuếch đại và bộ khuếch đại điều khiển Các tín hiệu ECG thu được ban đầu có biên độ rất nhỏ sẽ được khuếch đại vi sai có hệ số khuếch đại rất lớn Bộ khuếch đại này có trở kháng đầu vào lớn và tỉ số Mode chung CMRR cao Bộ

khuếch đại điều khiển sẽ khuếch đại các tín hiệu ECG tới một biên độ đủ lớn và truyền tín hiệu ECG này tới bộ chuyển đổi AD và khối xử lý trung tâm, sơ đồ khối được mô tả như hình dưới

Hình 2.7: Sơ đồ khối của việc thu nhận và xử lý tín hiệu ECG

 Nhiễu tín hiệu điện tim

 Nhiễu từ bệnh nhân: Điện cơ học (EMG)

 Nhiễu do sự tiếp xúc giữa điện cực và bệnh nhân

 Các điện cực ghi không hoạt động như một vật dẫn thụ động

 Phương pháp loại bỏ nhiễu tần số 50Hz

Sử dụng bộ khuếch đại thuật toán để khuếch đại tín hiệu ECG Bộ khuếch đại này cho đầu vào khác nhau có thể khuếch đại tín hiệu ECG nhỏ ( <4mV), loại bỏ thành phần một chiều, nhiễu tần số cao và tần số 50Hz

Hình 2.8: Tín hiệu điện tim đặc trưng

Tín hiệu điện tim là tín hiệu điện được tạo bởi nhịp tim mà có thể được sử dụng làm công

cụ chuẩn đoán các chức năng của tim Có dải đo 0.5 – 4 mV và dải tần số 0.0.1 – 250Hz Tín hiệu ECG đặc trưng cơ bản là PQRS và T

Có rất nhiều nhân tố được đưa vào trong thiết kế bộ khuếch đại ECG, như nhiễu tần số, nhiễu tập trung, nhiễu do các thiết bị điện và các nguồn khác Quan trọng nhất là nhiễu tần

số 50Hz, do sử dụng bộ lọc thông dải có thể dễ dàng loại bỏ cả nhiễu một chiều và nhiễu tần

số cao

Để đạt các yêu cầu của bộ khuếch đại ECG như được nói trên, cần thiết kế một mạch tầng bao gồm một bộ khuếch đại vi sai ( bộ khuếch đại đo), một bộ lọc thông thấp, một bộ lọc thông cao và một tầng khuếch đại Tùy theo yêu cầu của các tầng này là dựa trên sự suy giảm nhiễu Ví dụ, trong chuỗi tầng sau nhiễu đầu ra là:

((n1*A1+n2)*+n3)*A3 = A1A2A3*n1+A2A3*n2+A3*n3

Vì vậy sự sắp xếp tốt nhất của ba tầng là : A1>A2>A3

- Quá trình kiểm tra mô phỏng tín hiệu ECG:

Từng bước để tối thiểu hóa nhiễu tần số 50Hz bao gồm xoắn hai đầu vào của ECG để giảm nhiễu từ trường và kết nối đất trong mạch ECG để dẫn tốt hơn, giảm diện tích của nó Cuối cùng kiểm tra mô phỏng tín hiệu ECG thấy rằng tần số 50Hz rất nhỏ

h) Độ bão hòa oxi trong máu SpO2

Hemoglobin là một loại protein và là thành phàn chính của các tế bào hồng cầu, nó vận chuyển oxi từ phổi nơi nồng độ hay áp lực oxi SpO2 rất cao, tới các mô nơi mà nồng độ oxi thấp Độ bão hòa oxi SpO2 trong máu được định nghĩa là tỉ số giữa lượng oxi tới hạn với tỏng khả năng có thể chứa oxi của máu động mạch, tức là tỉ số giữa oxi hêmoglobin với tổng số hemoglobin trong máu động mạch theo công thức:

SpO2(%) = 100 * [O2 Hb]

[O2 Hb]+ [HHb]

[O2Hb]: nồng độ oxi hemoglobin

[HHb]: nồng độ deoxigenhemoglobin( không mang oxi)

Độ bão hòa ôxi được tính để xác định hiệu quả cảu việc điều trị , chẩn đoán, đồng thời cũng cần cho theo dõi tình trạng và sự phát triển của một số lọai bệnh Để đo độ bão hòa ôxi người ta sử dụng pulse oximetor, cảm biến của thiết bị này gồm nguồn sáng kép,

phôtodetector

 Nguyên lý đo SpO 2 :

Ánh sáng đỏ và tia hồng ngoại được phát ra liên tục từ nguồn sáng kép đi xuyên qua mô Xương, mô, sắc tố da và máu động mạch sẽ hấp thụ một lượng ánh sáng cố định theo thời gian Còn động mạch thường sẽ đập và hấp thụ các lượng ánh sáng khác nhau trong các quá trình tâm thu và tâm trương do dung lượng màu sẽ tăng và giảm trong các quá trình này Tỉ

số ánh sáng được hấp thụ tại thời điểm tâm thu và tâm trương sẽ được chuyển đổi sang việc

đo nồng độ bão hòa oxi Các mô có cấu trúc mỏng thường được chọn để đo: ngón tay, ngón chân và tai Phần ánh sáng đi qua mô sẽ được thu nhận bởi phôtôdetector và được chuyển đổi thành tín hiệu điện, cường độ ánh sáng thu được càng lớn thì tín hiệu điện càng mạnh Photodetector gửi các tín hiệu điện chứa thông tin về cường độ ánh sáng này tới oximetor, oximetor sử dụng các thông tin này để tính toán phần trăm tương đối của HbO2 và HHb, độ bão hòa oxi SpO2 và nhịp mạch thông qua bộ vi xử lý tín hiệu

Tuy nhiên ánh sáng khi xuyên qua vị trí đo không chỉ bị hấp thụ bởi máu động mạch mà còn bởi máu tĩnh mạch và các mô khác Do đó, các thông tin mà oximeter thu được bao gồm thông tin từ máu động mạch và các tổ chức khác ngoài máu động mạch được đo

i) Đo cung lượng tim CO

Cung lượng tim là lượng máu tim bơm vào động mạch trong một phút Cung lượng tim phụ thuộc vào thể tích tâm thu và nhịp tim Giá trị bình thường của cung lượng tim 4.5 – 6